Wyrzażanie - przez wyrzażanie rozumiemy zabiegi cieplne, które w mniejszym lub większym stopniu prowadzą do stanu równowagi termodynamicznej w obrabianym stopie. Są to najczęściej: nagrzane do określonej temperatury, wygrzewanie i chłodzenie. Wyżarzanie może być: ujednoradniające (homogenizujące), przegrzewające, grafityzujące, normalizujące, zupełne, niezupełne, izotermiczne, perlityzujące, sferoidyzujące, rekrystalizujące, odprężające.

Hartowanie - w przeciwieństwie do operacji wyżarzania, hartowanie, zwłaszcza martenzytyczne, prowadzi do powstawania struktury nierównowagowej - martenzytycznej. Celem zabiegu jest znaczne zwiększenie twardości wyrobu, która zależy głównie od zawartości C w stali. Rozróżniamy następujące metody hartowania: objętościowe i powierzchniowe, zwykłe, przerywane, stopniowe, izotermiczne.

Odpuszczanie - polega na nagrzewaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury leżącej poniżej Ac1, co prowadzi do usunięcia naprężeń oraz przemian wywołujących zmniejszenie twardości i wzrost plastyczności stali. Połączenie zabiegów hartowania i wysokiego odpuszczania nazywamy ulepszeniem cieplnym. Wysokie odpuszczanie (500-550stopni Celsjusza), jest stosowane do stali konstrukcyjnych i maszynowych, średnie (300-400 stopni Celsjusza) do opróbki resorów i sprężyn, a niskie odpuszczanie (<200 stopni Celsjusza) do stali narzędziowych, łożyskowych i po nawęglaniu.

Cementyt jest węglikiem żelaca (Fe₃C) o strukturze rombowej. Zawiera 6,67% mas. węgla (25% at.). Ze względu na znaczny udział wiązania metalicznego ma własności metaliczne. Punkt Curie cementytu występuje w temp. 210^oC. Jego gęstość jest mniejsza niż żelaza i wynosci 7,68 Mg/m³. Temp topnienia (obliczona) 1227^oC

Ferryt jest roztworem stałym, miedzywęzłowym węgla w żelazie α. Powstaje przez wchodzenie atomów węgla do luk oktaedrycznych, które są spłaszczone i tetraedrycznych. Fakt, że średnica atomu węgla jest większa od średnicy luk powoduje, że rozpuszczalność węgla jest mała i nie przekracza 0,022%. Ferryt jako oddzielny składnik strukturalny występuje w stalach pedeutektoidalnych ale wchodzi również w skład perlitu i ledeburytu przemienionego. Ze względu na małą zawartość węgla ferrytu niewiele różnią się od właściwości czystego żelaza α, i tak Rm= ok. 300MPa, 80HB, A10=40% KC=ok. 180J/cm². Na zgładach metalograficznych jest widoczny jako jasny składnik. Ferryt przedeutektoidalny występuje w postaci oddzielnych ziarenek na przemian z ziarnami perlitu(struktura komórkowa) lub na granicach ziarn perlitu. Ferryt δ jest roztworem stałym węgla w wysokotemp. odmianie żelaza α. Wykazuje on większą rozpuszcz węgla niż ferryt α (do 0,09%), ma również większy parametr sieci niż ferryt α.

Austenit – jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w Fe-γ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11%. Większa rozpuszczalność węgla wiąże się z kulistym kształtem oktaedrycznych luk. Ze względu na typ sieci A1 ma największą gęstość spośród wszystkich faz układu. W warunkach równowagi nie może istnieć poniżej temp. A₁ (727°C). Wprowadzenie pierwiastków austenitowotwórcz ych obniża zakres istnienia austenitu do temp. pokojowej.Własności mechaniczne w temp. pokojowej: R_m=ok.250MPa 200HB, A₁₀=40/60%, KC=ok. 200/300 J/cm². W próbie rozciągania odkształca się równomiernie jako składnik z charakterystycz., prostoliniowymi granicami bliźniaczymi.

Perlit jest eutektoidem o zawartości 0,77% C. Powstaje w wyniku przemiany eutektoidalnej, która zachodzi w temp 727^oC. Jest zbudowany na przemian z płytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości 7:1. Dyspersja perlitu jest odwrotnie proporcjonalna do wielkości przechłodzenia względem temp. A₁. Własności mechaniczne perlitu zależą od jego dyspersji tzn. wytrzymałość i twardość rosną ze wzrostem stoppnia dyspersji i wynoszą:R_m=ok.700/800Mpa

R_e=ok. 400MPa, ok. 180/220 HB, A₁₀=ok. 8%, KC=ok. 40J/cm². Pod mikroskopem przy małych powiększeniach, po trawieniu nitalem perlit przybiera wygląd szrych, perlistych obszarów. Przy większych powierzchniach widoczna jest wyraźnie budowa płytkowa.

Perlit jest składnikiem strukturalnym stali i surówek podeutektycznych białych i surówek perlitycznych.. Niekiedy perlitem kulkowym nazywa się strukture złożoną ze sferoidalnych wydzieleń cementytu na tle ferrytu. Strukturę taką uzyskuje się w wyniku długotrwałego wyżarzania stali eutektoidalnych lub nadeutektoidalnych.

Ledeburyt jest mieszaniną eutektyczną austenitu i cementytu. Postaje z roztworu ciekłego o zawartości 4,3% C. Jest składnikiem strukturalnym surówk białych. Cechuje go dość znaczna twardość (ok. 450HB) i kruchość. Występuj

Również w niektórych narzędziowych stalach stopowych. Poniżej temp. 727^oC występuje jako ledeburyt przeminiony w wyniku przemiany austenitu ledeburytycznego w perlit

Przemiana perytektyczna- zgodnie z: δ_H + L_B  γ_J. co oznacza, że przy chłodzeniu ferrytu δ o składzie punktu H reaguje z roztworem ciekłym L o składzie punktu B dając w wyniku austenit o składzie punktu J. Przemiana ta zachodzi tylko w stopach o zawartości węgla w zakresie między punktami H (0,09%) i B (0,53%).

Przemiana eutektyczna przebiega zgodnie ze wzorem L_C   γ_E + Fe₃C co oznacza, że przy chłodzeniu roztwór ciekły o składzie C (4,3% C) ulega rozkładowi na mieszaninę eutektuczną złożoną z austenitu o składzie punktu E i cementytu, zwaną ledeburytem. Przemiana ta zachodzi tylko w stopach o zawartości węgla wyżej od punktu E (2,11%).

Przemiana eutektoidalna zgodnie ze wzorem γ_S  α_P + Fe₃C co oznacza, że przy chłodzeniu austenit o składzie punktu S (0,77% C) ulega rozkladowi na mieszaninę eutektoidalną ferrytu o składzie punktu P i cementytu, zwaną perlitem. Przemiana ta występuje we wszystkich stopach o zawartości węgla wyższej od pkt. P (0,0218% C). W stopach o zawartości węgla powyżej 2,11% przemianie eutektoidalnej podlega również austenit wchodzący w skład eutektyki (ledeburytu), w wyniku czego poniżej 727ºC składa się ona z perlitu oraz cementytu i jest nazywana ledeburytem przemienionym.